新型纳米管生物传感器 增强了对复杂流体的感知能力

图为两位该论文的作者Alice Gillen和Nils Schürgers从新的DNA纳米管复合物中制成传感器凝胶。图片由Alessandra Antonucci提供

      EPFL科学家使用合成生物学开发了新型纳米管生物传感器。该新型传感器提高了它们在复杂的生物流体（如血液和尿液）中的感知能力。这项研究发表在“ Physical Chemistry Letters”《物理化学快报》上。

      生物传感器是能够检测空气、水或血液中的生物分子的装置。它们广泛应用于药物开发、医学诊断和生物研究。人们对糖尿病等疾病中的生物标志物进行持续、实时监测的需求日益增长，驱动科学家们努力开发高效便携的生物传感器装置。

      目前正在开发的一些最有前途的光学生物传感器使用单壁碳纳米管制成。碳纳米管的近红外光发射位于生物材料的光学透明窗口内。这意味着水、血液和组织（如皮肤）不吸收所发射的光，使得这些生物传感器成为植入式感知应用的理想选择。因此，这些传感器可以放置在皮下，不需要电接触穿过表面就可以检测到光学信号。

      然而，生物流体中无所不在的盐成为设计植入式装置时普遍需要面对的挑战。体内天然存在的盐浓度波动将会影响被单链DNA包裹的单臂碳纳米管光学传感器的灵敏度和选择性。

      为了克服其中的一些挑战，来自瑞士洛桑联邦理工学院ArdemisBoghossian实验室的一组研究人员使用合成生物技术将光学纳米管传感器维持在稳定状态。

      该论文的第一作者，Alice Gillen研究了盐是如何影响生物传感器的光发射。团队成员ArdemisBoghossian表示，“我们所做的就是用‘异种’核酸（‘xeno’ nucleic acids， XNA）或合成DNA包裹纳米管，使得纳米管能够耐受人体自然经历的盐浓度变化，以生成一个更稳定的信号。”

      该研究涵盖了常见生物流体生理范围内的不同离子浓度。通过监测纳米管信号强度和波长的变化，研究人员得以验证在更大的盐浓度范围内，通过生物工程制成的传感器比传统使用的DNA传感器具有更高的稳定性。

      Boghossian补充道：“这是合成生物方法首次真正应用于纳米管光学领域。我们认为这些结果能够推动下一代光学生物传感器的开发，在植入式感知应用领域（如持续监测）开拓出更具前景的未来。”